JPS62188626A - 放電加工用電極線の給電のための接触機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、放電加工機上の電極線に電流を供給するため
の接触機構に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

電極線を用いて放電加工により切断を行なう機械におい
て、電極線は、加工中連続的に送出されるため、電極線
がそれに対して可動な状態にある接点を用いて加工用の
電流ならびに場合によって必要となる補助電流を電極線
に導入することが必要である。このために、一般に凸状
面をもつすべり接触機構、例えば、ローラー又はフィン
ガー状の固定シュー又は固定軸を中心として回転するシ
リンダの上に電極線をすべらせることが一般に行なわれ
ている；なお、これは、できればタングステン或いは摩
擦耐性、耐火性のある他のあらゆる材料で作られること
が望ましく、発電機に接続される。電極線が加工ゾーン
内を通過する間にこれに及ぼされる、比較的高い引張り
力はすべり接触に対する電極線の強い圧力をひきおこし
、このことから、電極線の通過箇所におけるすべり接触
の摩耗が急速に起こり、たとえこれが特に耐火性、耐摩
耗性の高い材料で作られていても、定期的に交換せざる
を得なくなる。さらに、すべり接触上での電極線の乾燥
摩擦は、すべり接触の下流の電極線の張力に対して、制
御し難い（これは、とくにそれが摩耗の程度により左右
されるからである）影響を及ぼす。

又、給電電流の強さ、ならびに一般にこの給電がただ１
つの接線接触面でのみ確立されるという事実のため、接
触をより優れたものにするため、すべり接触に対して電
極線をかなり強（圧縮することが必要となる。こうして
発生する摩擦のため電極線は、例えば銅、亜鉛、カドミ
ウム、タングステン又はモリブデン或いは真ちゅうのよ
うなこれらの金属の酸化物又は合金などのその表面を構
成する材料の層をすべり接触の上に沈殿させ、こうして
電極線とすべり接触面の間にマイクロ溶接が形成される
ことになる。この薄層は電極線の表面を形成する材料を
局部的に溶融させるのに充分な熱を放出するマイクロ放
電により起ることもある。マイクロ溶接は、電極線の規
則的な送り出しを妨げ、加工用電流の最適な調節の障害
となる。

さらに、接点上の電極線の摩擦は接点内の畝を掘る。と
ころが、この畝の深さが電極線の半径に等しくなると、
電極線の破壊の危険性は著しく増大し、従って、すべり
接触又は交換器の他の部分を使用する必要がでてくると
いうことがわかった。

さらに、電極線の摩耗のため粉末や削りくずが出現する
。すべり接触に対する電極線の比較的大きい圧力は、電
極線を変形する傾向をもっており、このことは高い精度
での加工の妨げとなる。

〔問題点を解決するための手段〕一 本発明は、これらの欠点をとり除き、電極線とこれに給
電する電源の間にすぐれた電気的接触を打ち立てること
を目的としている。このため、本発明に従った接触機構
は、回転面に対して鉛直な軸と一体を成す、自由に回転
する状態でとりつけられた導電性ある部品をその特徴と
している。かかる軸は、できれば同様に導電性のあるも
のであることが望ましく、本質的に気密な形でこの軸に
よって閉塞されている１つのキャビティの中に少なくと
も一方的にかみ合わされている。なお、かかるキャビテ
ィには、ペースト又は液体といった導電性ある流動体が
一定量閉じ込められており、これが軸とキャビティの内
側の導電面の間に電気的接触を確立している。導電部品
としては、場合によって周辺にＶネルの溝が彫られた金
属製ホイールを用いるとよい。

この新しい装置によると、摩擦が全面的に除かれるため
接触機構の耐用年数ははるかに長くなり、高温箇所を生
じることなく電極線に強い電流を供給することが可能と
なる。

例えば、現在の技術状況の下で用いられるタングステン
すべり接触は約３０時間で交換しなければならないのに
対し、本発明に従った例えば青銅製の機構は、約４５０
時間使用でき、このことからＥ、Ｄ、Ｍ、プロセスを真
に自動化することが可能となる。導電部品がタングステ
ンで作られる場合、その耐用期間はさらに増大する。

このように摩擦がほとんど消滅することによって得られ
るもう一つの利点は、例えば青銅やステンレス鋼といっ
た、もはや必ずしも大きな摩耗耐性をもつ必要のない、
従ってタングステンより安価な材料で導電部品を製造す
ることができるという点である。

さらに補足的な利点としては、はぼ無欠の状態にとどま
る電極線のほとんどゼロといえる摩耗である。電極線が
もはや摩擦による筋をもたない。

さらに電極線の摩耗による削りくずや粉もでない。

高温箇所が消滅する結果、電極線の摩耗は減り、その破
断の危険性も減る。本発明の接触機構によると、電極線
の破断をひきおこす危険性無くこの中を循環する電流を
急速に増大させることも可能である。

さらに、高温箇所の消滅は、はとんどの場合において、
接点の注油を不要なものにする。

本発明に従った機構によると、導電部品及びその軸は一
体となって回転駆動させられるために、電極線とのきわ
めて優れた接触を実現することができる。電流は、軸か
ら部品の中を通過し、従来の技術による成る種の回転す
べり接触に場合にそうであるように、回転部品内の軸の
遊びのため電流の流れが断続的であることはなくなる。

本発明の望ましい実施形態の１つに使用されている水銀
接点の場合、接点の質はさらに改善される。このタイプ
の接点は軸の回転と無関係であり、発電機の上に接続さ
れた接触機構の本体と軸の間に電流を常時通している。

さらに、この軸の動きは、この軸の丸味のついた端部の
片方に電流を導くすべり接触、一般にはこの丸い端部に
対してバネで保持されている炭素によってもはや制動さ
れることはない。水銀接点による電流のフィードは、例
えば炭素によって実現されたものに比べてさらに数多く
の利点を示す。特に、軸の端部は成る一定の面積全体に
わたり水銀の中に完全に漬っており、接触面積はもはや
丸味を帯びた端部の先端に制限されないためにはるかに
大きいものである；炭素の摩耗（かなり急速な）を考慮
に入れる必要もないため、アセンブリ全体は真に自律性
のあるものとなり、いかなる部品も長時間の作動後にし
か交換する必要がない（数日後）。

この接点の質はきわめて優れているため接触機構に対す
る電極線の圧力を減少することも可能であり、こうして
電極線が可塑変形する可能性も低くなる。さらに、従来
の技術において既に知られている接触に対するこの圧力
は電極線の湾曲によって与えられ、本発明に従った機構
はこの湾曲を軽減することができるものであるため、こ
うして下流の接点の下流及び上流接点の上流にあるサフ
ァイア製補助ガイドに対する電極線の圧力は減少させら
れる。その結果、これらのガイドのサファイアの面にお
いて電極線の摩耗が顕著に減少する。

当然、電気エネルギーの損失は大きく減少する。

さらに、当該機構の必要空間はごくわずかであるため（
導電部品については直径約１２關；すぐれた接触を確保
するには１）１３の水銀で充分であり、潤滑剤導入シス
テムはな（なっている）、加工ゾーンのすぐそばにこれ
を配置することも可能であり、こうして電気エネルギー
の無駄がそれだけ滅少できる。その結果、加工用電流の
調整を著しく改善することができる。

これらの利点は全て、従来の技術を用いた既知の接点に
比べていかなる欠点も出現させることなく得られるので
ある：とくに、本発明の接触機構の必要空間は、今まで
に知られている最も小さなすべり接触と同じ程に減少す
る。さらに、かかる機構は、方向づけも可能であり、ど
んな方向においてでも機能する。

本発明はここで例としていくつかの実施形態のうちの一
つを挙げて、添付の図面を参考にして説明されるもので
ある。

第１図において、■という参照番号は、接触機構の本体
を示しており、これは放電加工機上にかかる機構を固定
するのに用いられるロッド２とモノブロックを成してい
てもよい、本体１にはめくら中ぐり穴３があり、この中
に１つの石４、たとえば精密機器に通常使われるサファ
イアなどが打ち込まれている。このサファイアは周辺に
７字形の溝７のはられた青銅製ホイール６と一体を成す
軸の端部５のための軸受を形づくっている。円筒形の穴
９があいたカバー８はネジで固定されており、このネジ
の１つは接触機構の本体■上に１）として見えている。

サファイア類の第２の軸受１２は穴９の中でセン・タリ
ングされており、キャスタ６の軸をそのもう一方の端部
１３で支えている。めくら中ぐり穴３、第１のサファイ
ア４及びホイールの軸の第１の端部５で形づくられてい
るキャビティは、第２図に１５番として示されている水
銀のような導電性ある流体数鰭３で部分的に満たされて
いる。（図面を明瞭なものにするため、第１図にはこの
水銀は示されていない）。この水銀は、第２図に示され
ているように電極線１６がその上を走る理想的な電気的
接点を、接触機構の金属製の本体１と、同様に金属製の
軸−ホイール・アセンブリの間に形づくっている。機構
本体とホイールの間の電気抵抗は、はぼゼロである。水
銀の表面張力は高いので水銀がキャビティから漏出する
ことはなく、このキャビティの中にかみ合わさった軸の
一部分５が完全に漬っているかぎり、軸と軸受４の間に
約２μｍの直径のあそびを備えた場合でもこのキャビテ
ィの中に封じ込められている。

しかしながら、必要とあらば、流体の漏れを完全に防止
する付加的なパツキンを形成するように軸の端部５上に
はめ込んだ形で、１０番として示されているようにテフ
ロン又はその他の類似した弾性材料で作った環状パツキ
ンを備えつけることも可能である。このようなパツキン
はとくに水銀以外の導電性ある液体又はペーストを使用
する場合に有益であることがわかるはずである。

最後に、機構本体１は、図には示されていない方法で〔
例えば、同時に組立て用ピンを形作るロッド２を介して
〕、加工用電流を供給する電源に電気的に接続される。

本体ｌとホイール６の間の電気的接触はきわめて優れて
いる。ホイール６の７薄７の中にかみ合わされた環状断
面をもつ電極線１６は、表面をすべることな仁つまり摩
擦無く、大きな曲率半径をもつすべり接触上をスライド
する場合のように単一の接触面上ではなく、７字形の溝
の相向かい合う２つの面を支えとしながら、ホイールに
接触する。このように摩擦が無いことから、高温箇所を
生じること無く、又ホイール上に電極線を強く適用する
必要なく、電極線に強い電流を供給することができる。

従って、同一の電極線の張力で角度（図中にきわめて強
調されている）を約２″まで、すなわち約４°という通
常の値の半分まで減少することが可能であり、こうして
電極性の可塑変形は最低限におさえられる。最後にこの
アセンブリはひじように単純なものであるため、きわめ
てコンパクトな形で製造でき、本書に記載の接触機構は
、加工ゾーンのすぐそばに配置できる。とくに、この機
構は、放電加工機の上に、この機械を改造する必要なく
、従来のすべり接触のついたアセンブリの代りに、例え
ばガイドヘッド上にそのロッド２を介してとりつけるこ
とができる。

当然のことながら、以上に記載の実施形態は制限的なも
のでは全くない。特に、第２の閉鎖チャンバーを形成す
るよう外部カバー（図示されておらず）で穴９を閉じ、
この中に少量の導電性流体を導き入れ、こうして軸の両
端５及び１３を通って対称的に給電電流が流れるように
する、ということも当然可能である。

導電性の部分は、タングステンよりも安価で一般的なあ
らゆる導電性材料、例えば青銅、しんちゅう、さまざま
なタイプのステンレス鋼といったような合金、導電性セ
ラミクスなどで作ることができる。考えられる可能性の
範囲はきわめて広く、この分野の熟練者にはよ（知られ
たことである。

成る種の実施形態において、加工用電流は、例えば、導
電部品の回転軸と連動する接続部により、或いはこの導
電部品上に直接、導き入れることができる。

水銀の代わりに、導電性流体として、例えば、歯科技工
分野で用いられるような融点の低い合金、或いはできれ
ば金属の導電性ある粉末を含むペーストを用いることも
可能である。接触機構は、必要に応じてその使用位置か
ら離隔されるようとり外したり、撤去したり又は旋回し
たりすることができるものであってもよい。

本発明に従った接点を電極線の両側に複数配置すること
も可能である。特に、第３図に示されているような装置
は、きわめて利点の大きいものである場合がある。

第１図及び第２図の要素の大部分は、第３図にも現われ
ており、同一の参照番号がついている。

この装置には加工用電流電源に電気的に接続された金属
製サポート２０上に両方共マウントされている、２つの
キャスタ６がついている。休止ポジションにおいて、対
称面Ａは電極＆？！１６゜このとき電極線は２つのホイ
ール ６のいずれとも接触していない。作動ポジションにおい
て、サポート２０の対称面は、軸Ａに対し角度βだけ傾
斜している（第３ｂ図）。このとき２つのキャスタ６は
電極線１６と接触している。

点Ｍを中心としたサポート２０のこの角度βでの回転は
、既知のいかなる手段によってでも（油圧式、電気式、
磁気式など）行なうことができる。

こうして、２つのホイールは、これを作動ポジションつ
まり電極！１６と接触した位置に置くか否かによって容
易に操作できる。接触面積は２倍になり、電極線の質は
良くなる。

さらに、電極線は相反する２つの方向に交互に湾曲させ
られるため、その結果体じる変形はほぼゼロに等しい。

本発明の第３の興味深い実施様式は、第４図に示されて
いる。ここで問題となっているのは、回転部品がＶ字形
の溝をもつホイールではな（、平板リム・ホイール６で
あるような接触機構である。

このホイールはその回転の度毎に、この軸に沿った往復
運動によって駆動させられる。第１図及び第２図の要素
の大部分は第４図にも見られ、同一の参照番号がついて
いる。この往復運動はホイール６との接触面に対して斜
めに切削された外部面１８をもち、ホイール６の表面の
いずれか１つに付着されている１つの部品１７により得
られる。

その軸を中心としたホイール６の回転の間、この表面１
８は、その（フィンガの）方にホイール６を押す傾向を
もつバネ２２の作用の下で、１つのネジ２１により保持
された、ホイール６の軸と平行なフィンガー１９により
支えられる。ホイール６は、半回転する毎に、その対称
軸Ｂに沿って距離Ｔだけ移動する。第４ａ図において、
バネ２２は圧縮され、ホイール６はフィンガー１９から
できるだけ遠ざかっている。第４ｂ図では、その半回転
後にホイール６ができるかぎりフィンガ１９に近づいて
いる。バネ２２は圧縮が解かれ、電極線１６は、フィン
ガ１９から最も離れたところにあるホイール６の縁と接
触している。こうして、半回転毎に、電極線１６はホイ
ールのリムの一端から他の端部へ移動する。

ここでさらに、ホイールの対称軸Ｂに沿って往復運動を
行なうような接触機構についての可能な第２の実施様式
を例示したい。これは第５図に示されており、ここには
第１図及び第２図の要素の大部分が見られる。

ホイール６とその一体を成す軸の往復運動は、この軸に
平行で、その端部１３にマウントされた、サファイアな
どで作られた１つのフィンガ２３により得られる。ホイ
ール６の回転の間、このフィンガ２３は、軸−ホイール
−アセンブリを押しやる傾向をもつバネ２２の作用によ
り、軸受１２の斜めに切削された表面２４と接触する。

第４図に示された実施様式についてと同様、ホイール６
はその半回転毎に対称軸Ｂに沿って一定距離Ｔだけ移動
し、一方、電極線は、こうしてホイール６のリムの両側
で移動する。

かかる機構の耐用期間は、第１図に示されている機構よ
りもさらに長い。これは、ホイールのリムの表面全体が
接触面の役割を果たすので、摩耗は、１つの溝の底に局
部的に集まるのではなくリム全体に分布するためさらに
減少するからである。

上述のことから、本発明の実施形態が、無限の多様性を
もつことは明白である。

本発明に従った機構は、加工用電流の取入れのためのみ
ならず、場合によって線通しの前に必要となる焼きなま
しを行なうためにも用いることができる。実際、例えば
、銅製又は銅含有量の多い合金製の電極線については、
既存の接点と、例えば上流にあるプーリの軸に配置され
た第２の接点の間に、加熱用発電機により供給される電
流を流すことによって、電極線をくせとりすることが望
ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従った機構の部分的にとり出された
平面図である。 第２図は、さらに電極線のおおよその位置を示す、第１
図の断面図である。 第３図は、本発明に従った２つの機構を用いる装置を示
している。 第４図及び第５図は、本発明に従った機構のその他のタ
イプの実施形態を図示している。 主要な構成要素の番号 ｌ・・・・・・接触機構本体、　２・・・・・・ロッド
３・・・・・・中ぐり穴　　　　４・・・・・・サファ
イア５・・・・・・軸端部　　　　　６・・・・・・ホ
イール７・・・・・・Ｖ字形溝　　　　８・・・・・・
カバー９・・・・・・円筒形の穴　　　１２・・・・・
・軸受１６・・・・・・電極線　　　　１９．２３・・
・・・・フィンガ２０・・・・・・サポート　　　　２
２・・・・・・バネ手続補正帯（方式）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転面に対して鉛直な軸と一体を成す、自由に回
   転する状態にとりつけられた導体部品を特徴とする、放
   電加工機の中を移動する電極線の、これを使用しての部
   品の加工の際の給電を行なうための接触機構。
2. （２）同様に導電性ある軸がほぼ気密な形で閉塞させて
   いる１つのキャビティの中の少なくとも一方の側でかみ
   合わされており、かかるキャビティの中には、その内部
   の導電面と軸の間に電気的接触を打ちたてているペース
   ト又は液体などの導電性ある流動体が閉じ込められてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の接触
   機構。
3. （３）自由に回転する部品が金属製ホイールで構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項のいずれかに記載の接触機構。
4. （４）ホイールの周辺部にはＶ字形溝がほられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の接触機構
   。
5. （５）ホイールがその回転軸に対して平行な往復運動に
   より駆動されることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   に記載の接触機構。
6. （６）導電性ある流体の量は、キャビティの中にかみ合
   わされた軸の一部分を完全に浸すのに充分なものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５項まで
   のいずれかに記載の接触機構。
7. （７）導電性ある流体が水銀であることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の接触機構。
8. （８）キャビティが硬質の石でできた軸受で閉塞され、
   かかる軸受内で軸は、その中に閉じ込められている導電
   性ある流体がキャビティの外に漏れないよう充分に小さ
   な誤差で調整されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の接触機構。
9. （９）軸とそれがその中で回転している一つ以上の軸受
   の間にたわみ継手があることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の接触機構。
10. （１０）放電加工機上に固定するためのとりつけ用ピン
    がついていることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
    ら第９項までのいずれかに記載の接触機構。